基于大数据的新能源远程集中管控解决方案

科技展望
2017/05
基于大数据的新能源远程集中管控解决方案
王海江
（国电电力发展股份有限公司，北京100101）

【摘要】本文重要阐述了新能源集中管控系统建设的目标，
规划方

式，以及基于大数据为中心的分析功能，为解决新能源尤其风电行业
点多面广、设备型号不统一提供了信息化解决方案
。
【关键词】
新能源大数据分析集中管控无人值守

1
前言

新能源基于大数据的远程集中管控数据中心是以自动化技
术、智能传感技术、计算机软件硬件技术、数字信号处理技术、综合
智能化技术、大数据分析技术为基础，通过物联网技术的应用，实
现采集、整理风电场风机/光伏电站实时数据，建立一个基于互联
网+概念为基础、采用云计算技术的大数据平台，实现新能源发电
机组远程状态监测、远程故障诊断、远程运行保障、发电生产数据
分析、设备运行监控等。这是解决新能源点多面广，难以管控，提
高发电新能源的有效途径
。
2
项目建设目标

建设以新能源大数据中心为核心、区域集控平台和多个数据
信息平台的大数据信息管控体系的综合管理系统，可以将各风场
、
区域公司中所有信息完整的储存在计算机中，形成风电场、区域公
司、本部及集团之间的信息数据库，进一步促进企业资源的合理组
合及利用，使其在现有资源条件下达到最佳利用效果，求得最大的
经济效益。一是建立国企业私有云，运用虚拟化技术，实现分布式
计算、资源共享、分布控制。二是在企业私有云基础上，建立分布
式大数据中心，解决新能源发电机机组、变电站等现场所有采集数
据的连续存储，同时也为未来其他数据的融合，建立无限扩展架
构。三是融合实时监视数据、生产管理数据、人工采集数据、文档
数据等多种数据库的大数据融合分析技术，为数据分析提供更好
、
更多的数据源，提升数据分析的广度和深度。四是通过数据的积
累、发电机组数据的潜在价值分析和挖掘应用及远程实时监控，实
现设备在线故障、部件库存、检修等全方位预警、报警、诊断，提高
运行参数的智能优化能力，提高装置安全可靠性、提高发电机组智
能化程度，实现风电机组设备状态维修，降低维修成本，最终提高
企业的市场竞争力。五是实现对风电关键及核心指标的智能化预
判、分析、控制，增强对所属企业的事前、事中业务督导和风险控
制，促进风电运营水平提升，推动传统模式向智能模式的管理
转变
。
3
项目规划

基于大数据中心的远程集中管控系统的目标是通过大数据的
分析，实现对生产过程、设备状态、企业经营等综合分析，为企业管
理和决策提供数据支持。因此，需要从企业管理和经营角度对整
体的数据重新规划，至上而下的分析和规划企业数据标准和数据
支撑架构；通过数据规划，建立更加全面和深入的数据分析体系
，
为大数据展现提供基础
。
4
大数据分析

新能源基于大数据的远程集中管控系统借助于目前最新的大
数据分析技术，在总部统一数据规划的基础上，建立大数据分析方
法，采用商务智能平台运用互联网+的核心技术进行大数据展现
。
5
创新和技术亮点

5．1
基于企业私有云及大数据平台

一是企业私有云技术：云计算硬件设备主要包括服务器、网络
设备、存储设备等，所有硬件设备资源按照云计算架构组建成云计
算平台，云计算平台主要为软件开发、测试、运行提供物理资源；二
是多种数据结构、数据格式的融合：本项目中涉及到企业管理的多
种数据库、多种数据源、多格式的数据的统一接口和存储，最终目
标是将多种数据融合二次加工分析；三是采用大数据分析技术：大
数据处理技术是为了更为经济的从高频率获取的、大容量的、不同
结构和类型的数据中获取价值，而设计的新一代架构和技术。5．2从总部管理和目标出发的管控数据大融合一是发电量与生产经营效益分析；二是生产设备状态与维修/技改数据融合分析；三是生产指标数据与企业经营目标数据融合分析；四是设备故障数据与设备选型综合分析；五是风资源与生产效益融合分析。5．3针对单机管控的数据分析一是通过研究单台风机的理论和实际发电量及其原因分析，单台风机的可靠性、经济性、风资源及其转换效率、风机性能稳定性等方面问题，建立单台风机的整套技术经济评价指标，在此基础上，建立风电场整体的技术经济评价指标；二是单台风机的部件逐级分解台账并配以KKS或其他物资编码体系，进而建立整个风电场设备的物资材料编码体系。三是单台风机的运行标准化管理体系，包括监盘表单、巡回检查表单、运行分析表单、缺陷管理流程等。5．4基于设备状态数据的深度分析一是聚焦风机性能的研究：建立一套以“风机故障率”，“平均无故障时间”，“故障停机时间”，“非计划损失电量”，“可利用率”等指标的风机性能评价体系，实时监视和跟踪风机性能，为风机性能提效提供核心业务数据及管理手段。二是运用功率曲线方法挖掘风机潜力：针对风机实际功率曲线与理论功率曲线、保证功率曲线的横向对比分析方法，及时发现风机性能下降问题，为风机健康分析及性能挖潜提供决策数据支持。三是基于大部件分类的故障统计分析及处理策略：对不同厂家、不同类型机组分为风轮、变桨系统、齿轮箱、制动系统、偏航系统、电气系统、控制系统、发电机、传感器和塔架、地基和机舱等10个组成部分，并根据大部件分类情况统计每种部件下的故障次数、故障总时间，故障重复率等数据，计算及分析，运用自学习、专家知识库等方法分析机组故障原因、找出故障规律，分析故障原因与影响，并提出相应的处理措施。四是量化的数据统计、分析及报表机制：对风电场工作人员的消缺时间、维修维护时间、复位及时率、状态转换及时率、缺陷通知及时率等数据的统计和分析，实现对风场工作人员的量化管理。6计划构建与路线系统本着大数据的远程集中管控数据的思想进行方案设计，分为风电场与光伏电站、区域公司和集团本部进行远程监视与远程控制，并实现集中管理。第一层：系统在各风电场或光伏站子站配置实时数据服务器，进行分布式数据存储与传递，用高速网络隔离装置与子站设备隔离，配置防火墙、通信管理机等，采集风电场（或光伏站）内所有设备的信息，包括风机、箱式变压器、光伏组串、逆变器、升压站、电度计量系统、风功率预测、光功率预测、AGC、AVC等，以实现统一管理。第二层：在区域公司设立集中控制中心主站。运行人员在集控中心可实现对风电场、光伏站的远程集中监视、控制，进一步优化运行工作，为提高发电效率，增发电量做好基础工作，使发电效率最大化，同时实现对设备进行状态检测，使其完成从定期检修到状态检修的转变。第三层：为集团本部的大数据远程集中管控中心，新能源本部侧的大数据处理中心功能涵盖了整个集团从风电场底层数据采集、系统监视到区域公司的远程调度到生产管理，成本分析再到集团层面的决策支持等业务范围，功能模块分别为：实时监测、决策支持、经济运行、设备管控、专家诊断、报表管理、应急指挥、系统管理。7具体应用及效果分析7．1整合风机“信息孤岛”以某公司建设为例，分四期建设的风电项目各有各的机组，由

—6—
信息工程
于机型和投产时间的不同，同一个风场使用了互不兼容的控制系
统。风场配电设备所采用的控制平台也是各自为伍、相互独立，每天116台发电机组的数千个参数都要分别采集，极大影响了风场运行的分析和处理效率。但通过大数据中心形成了一套标准、统一、高效的监控系统，消除了许多“信息孤岛”，使得机组发电能力的最大化。仅通过一年对比分析，通过“新”集控系统的使用，该公司年发电量同比增加950万千瓦时，检修时间同比缩短2310小时，年综合厂用量减少50万千瓦时，直接创造经济效益550万元。7．2为每台风机建“健康档案”要解决自身缺“钙”的问题，就要全面“体检”。首先是摸清设备的健康状况，以某公司为列，从各个风场抽调了多名生产经验的老电力人，会同厂家技术人员组成课题组，对风机的所有可能影响发电效率的因素进行逐一排查，将存在明显差异的共性缺陷统计分类，结合集控系统的开发，将其纳入缺陷数据库。同时将可靠性指标、气候指标和风机性能指标全面分析对比，形成单风机性能分析报告，利用信息化平台对各项指标进定量和定性分析。通过攻关，风场利用小时有了显著提高，区域对标排名也一跃领先，扭转了投产初期的被动局面。如此一来，不仅风机设备性能有了“健康档案”，该公司电量、利润指标也屡创新高，创造了首年盈利、连年盈利、连续四年超额盈利的辉煌成绩。7．3让风机享受“私人订制”有了大数据高科技平台和专题攻关的成果做铺垫，集控系统
的数字化进程已颇具规模，但如何实现人工智能，让设备变得更
“聪明”，成了集控建设的一项重点课题。受此启发，
该公司新能

源集控系统的研发团队运用概率学的“随机变量函数分布”理论
，
结合一系列统计学、数理学原理进行曲线拟合，建立了适应单台机
组的功率数据模型。通过软件实现对每台风机的智能监控，让风
机享受“私人订制”般的待遇，让风机具备“自学习”功能，机组的
智能化水平及各项生产、性能指标大幅提升
。
7．4构建“物联网+”
模式

发挥集中系统管控优势，进一步实现“远程集中监控、现场少
人职守”的管理模式。在新能源远程集控平台建设过程中，将风
场、电站各类设备通过专线和WiFi互联互通，尤其是在风机机舱
、
塔筒、配变电设备等环节安装全方位监控探头，360度监控设备运
行状况，真正实现了“视频检修”，大大提升了生产现场的运检效
率。与此同时，远程集控平台建设还将语音电话、信息系统、数字
电视、视频监控、视频会议等数字化信号打包整合，无缝对接，构建
出了一个完整的新能源版的“物联网”。所有生产经营有关的信
息、数据和参数都可以即时互联互通，真正实现了生产管理的信息
化、现代化
。

（上接第5页）
此外，还应当对数据的完整性进行检查与审核。将接收到的数据对比并校验原始数据，以保证数据的完整性与对称性。最后，还应当对数据日志审计进行研究。应当对每个从行政单位采集到的数据的安全性实施审计，以便将所采集到的数据的具体明细更加透明的呈现给行政单位。3．3分析信息共享桥梁可行性首先，应当对一个具有较强适应性的、通用的数据适配器加以设计与构建，以便生成一个可以快速的对各种数据结构和各种源数据库中的数据进行抓取的工具。其次，还应当对政府各部门的单位业务系统的数据结构与环境进行调查与研讨，并将数据采集工具服务器设置于各个目标部门，以使数据中心网络与其专线内网之间实现双网链接，之后再定时对数据进行传输与抓取。另外，还应当逐步研究各个数据源，并对一款数据适配器进行研制，同时，再对一个集成框架预案进行编制，以便自动构建系统集成所需要的大部分编码，从而实现对各种数据结构、各种数据源以及各种数据库类别实施数据抓取工具的快速研制。4结语总而言之，若想使我国的电子政务实现更好的发展，则必须有
效的解决信息孤岛这一问题，对信息数据共享桥梁加以构建，以使
政府各部门的信息资源实现联通。并且随着信息公开透明化，数
据安全与共享是政府，企事业单位等自应用系统日益重视的工作
，
也是需要不断探索、革新技术，不断深度整合的过程
。

参考文献
：
［1］胡大川，徐彬凌，钱诚．
电子政务系统数据库的架构与设

计［J］．信息与电脑（理论版
），2016（16）
［2］邓宝瑚．广西高职院校电子政务建设现状及对策研究———
以

广西经济管理干部学院为例［J］．企业科技与发展
，2016（09）．
［3］杨湘粤．大数据时代下电子政务微信互动形式初探［J］．
技术

与市场
，2016（11）．
［4］张鸣琪．一种高效的电子政务系统的设计与应用［J］．
电子技

术与软件工程
，2016（21）．

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